第1节 电磁感应现象 楞次定律
[随堂检测]
1.如图所示,通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面,第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ,第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ,设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2,则( )
A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1=ΔΦ2
C.ΔΦ1<ΔΦ2 D.不能判断
解析:选C.导体MN周围的磁场并非匀强磁场,靠近MN处的磁场强些,磁感线密一些,远离MN处的磁感线疏一些,当线框在Ⅰ位置时,穿过平面的磁通量为ΦI,当线框平移到Ⅱ位置时,磁通量为ΦⅡ,则磁通量的变化量为ΔΦ1=|ΦⅡ-ΦⅠ|=ΦⅠ-ΦⅡ.当线框翻转至Ⅱ位置时,磁感线相当于从“反面”穿过平面,则磁通量为-ΦⅡ,则磁通量的变化量是ΔΦ2=|-ΦⅡ-ΦⅠ|=ΦⅠ+ΦⅡ,所以ΔΦ1<ΔΦ2.
2.(多选)(2020·宁波质检)下列情况能产生感应电流的是( )
A.如图甲所示,导体AB顺着磁感线运动
B.如图乙所示,条形磁铁插入或拔出线圈时
C.如图丙所示,小螺线管A插入大螺线管B中不动,开关S一直接通时
D.如图丙所示,小螺线管A插入大螺线管B中不动,开关S一直接通,当改变滑动变阻器的阻值时
解析:选BD.甲图中导体AB顺着磁感线运动,穿过闭合电路的磁通量没有发生变化,无感应电流,故选项A错误;乙图中条形磁铁插入线圈时,线圈中的磁通量增加,拔出时线圈中的磁通量减少,都有感应电流产生,故选项B正确;丙图中开关S一直接通,回路中为恒定电流,螺线管A产生的磁场稳定,螺线管B中的磁通量无变化,线圈中不产生感应电流,故选项C错误;丙图中开关S接通,滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化,螺线管A的磁场变化,螺线管B中的磁通量变化,线圈中产生感应电流,故选项D正确.
3.如图所示,甲是闭合铜线框,乙是有缺口的铜线框,丙是闭合的塑料线框,它们的正下方都放置一薄强磁铁,现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转),则以下说法正确的是( )
A.三者同时落地
B.甲、乙同时落地,丙后落地
C.甲、丙同时落地,乙后落地
D.乙、丙同时落地,甲后落地
解析:选D.甲是铜线框,在下落过程中产生感应电流,所受的安培力阻碍它的下落,故所需的时间长;乙没有闭合回路,丙是塑料线框,故都不会产生感应电流,它们做自由落体运动,故D正确.
4.(2020·台州质检)在“研究电磁感应现象”实验中:
(1)首先要确定电流计指针偏转方向和电流方向间的关系.实验中所用电流计量程为100 μA,电源电动势为1.5 V,待选的保护电阻有:R1=100 kΩ,R2=1 kΩ,R3=10 Ω,应选用________作为保护电阻.
(2)实验中已得出电流计指针向右偏转时,电流是“+”接线柱流入的,那么在如图甲所示的装置中,若将条形磁铁S极朝下插入线圈中,则电流计的指针应向________偏转.
(3)在给出的实物图乙中,用实线作为导线将实验器材连成实验电路.
(4)将线圈L1插入L2中,合上开关.能使感应电流与原电流的绕行方向相同的实验操作是______.
A.插入软铁棒 B.拔出线圈L1
C.使变阻器阻值变大 D.断开开关
解析:(1)为保护电流计安全,保护电阻最小阻值R== Ω=1.5×104 Ω,因此保护电阻应选R1.
(2)将条形磁铁S极朝下插入线圈中,穿过线圈的磁场方向向上,磁通量增加,由楞次定律可知,感应电流从“+”接线柱流入电流计,电流计的指针应向右偏转.
(3)将线圈L2和电流计串联形成一个回路,将开关、滑动变阻器、电源、线圈L1串联而成另一个回路即可,实物图如图所示.
(4)根据楞次定律可知,若使感应电流与原电流的绕行方向相同,则线圈L2中的磁通量应该减小,故拔出线圈L1,使变阻器阻值变大,断开开关均可使线圈L2中的磁通量减小,故A错误,B、C、D正确.